Análisis de flujo de Río Negro en el Km 20100 vía Pacho La Palm

Vista previa del material en texto

Universidad de La Salle Universidad de La Salle 
Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle 
Ingeniería Civil Facultad de Ingeniería 
10-4-2007 
Análisis de flujo de Río Negro en el Km 20+100, vía Pacho La Análisis de flujo de Río Negro en el Km 20+100, vía Pacho La 
Palma para establecer alternativas que mitiguen la socavación Palma para establecer alternativas que mitiguen la socavación 
mediante la elaboración de un modelo hidráulico mediante la elaboración de un modelo hidráulico 
Cristian Camilo Alvarez Moreno 
Universidad de La Salle, Bogotá 
Gabriel Alfonso Caicedo Rojas 
Universidad de La Salle, Bogotá 
Diego Alejandro Moreno Barco 
Universidad de La Salle, Bogotá 
Follow this and additional works at: https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_civil 
 Part of the Civil Engineering Commons, and the Hydraulic Engineering Commons 
Citación recomendada Citación recomendada 
Alvarez Moreno, C. C., Caicedo Rojas, G. A., & Moreno Barco, D. A. (2007). Análisis de flujo de Río Negro 
en el Km 20+100, vía Pacho La Palma para establecer alternativas que mitiguen la socavación mediante 
la elaboración de un modelo hidráulico. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_civil/182 
This Trabajo de grado - Pregrado is brought to you for free and open access by the Facultad de Ingeniería at 
Ciencia Unisalle. It has been accepted for inclusion in Ingeniería Civil by an authorized administrator of Ciencia 
Unisalle. For more information, please contact ciencia@lasalle.edu.co. 
https://ciencia.lasalle.edu.co/
https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_civil
https://ciencia.lasalle.edu.co/fac_ingenieria
https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_civil?utm_source=ciencia.lasalle.edu.co%2Fing_civil%2F182&utm_medium=PDF&utm_campaign=PDFCoverPages
https://network.bepress.com/hgg/discipline/252?utm_source=ciencia.lasalle.edu.co%2Fing_civil%2F182&utm_medium=PDF&utm_campaign=PDFCoverPages
https://network.bepress.com/hgg/discipline/1087?utm_source=ciencia.lasalle.edu.co%2Fing_civil%2F182&utm_medium=PDF&utm_campaign=PDFCoverPages
https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_civil/182?utm_source=ciencia.lasalle.edu.co%2Fing_civil%2F182&utm_medium=PDF&utm_campaign=PDFCoverPages
mailto:ciencia@lasalle.edu.co
 
 
ANÁLISIS DE FLUJO DEL RÍO NEGRO EN EL KM 20+100, VÍA PACHO – LA 
PALMA PARA ESTABLECER ALTERNATIVAS QUE MITIGUEN LA 
SOCAVACIÓN MEDIANTE LA ELABORACIÓN DE UN MODELO 
HIDRÁULICO 
 
 
 
 
 
 
CRISTIAN CAMILO ALVAREZ MORENO 
GABRIEL ALFONSO CAICEDO ROJAS 
DIEGO ALEJANDRO MORENO BARCO 
 
 
 
 
 
 
 
Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar el título de 
Ingeniero Civil 
 
 
 
 
 
 
Director temático 
Ing. Luís Efrén Ayala Rojas 
Asesora metodológica 
Mag. Rosa Amparo Ruiz Saray 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 UNIVERSIDAD DE LA SALLE 
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL 
BOGOTÁ D.C. 
2007 
 
 
ANÁLISIS DE FLUJO DEL RÍO NEGRO EN EL KM 20+100, VÍA PACHO – LA 
PALMA PARA ESTABLECER ALTERNATIVAS QUE MITIGUEN LA 
SOCAVACIÓN MEDIANTE LA ELABORACIÓN DE UN MODELO 
HIDRÁULICO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CRISTIAN CAMILO ALVAREZ MORENO 
GABRIEL ALFONSO CAICEDO ROJAS 
DIEGO ALEJANDRO MORENO BARCO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 UNIVERSIDAD DE LA SALLE 
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL 
BOGOTÁ D.C. 
2007 
 
 
Nota de aceptación: 
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________ 
 
 
 
 
 
 
________________________________ 
Firma del presidente de jurado 
 
 
 
________________________________ 
Firma del jurado 
 
 
 
________________________________ 
Firma del jurado 
 
 
 
 
 
 
 
 
Bogotá D.C. 04 de Octubre de 2007. 
 
AGRADECIMIENTOS 
Los autores expresan su reconocimiento a: 
 
El Ingeniero LUIS EFREN AYALA ROJAS, asesor temático del proyecto de 
investigación por toda la colaboración y apoyo brindado durante el desarrollo 
de esta investigación. 
 
A MARTA LUCIA TOVAR, coordinadora del laboratorio de hidráulica por su 
colaboración y ayuda prestada durante el proceso de investigación. 
 
A ROSA AMPARO RUIZ SARAY, por su asesoría y apoyo, en el desarrollo del 
trabajo de investigación. 
 
A JOSÉ LUIS ROZO ZAMBRANO, Tecnólogo encargado del Laboratorio de 
Pavimentos de la Universidad de La Salle, por su colaboración y asesoría en el 
desarrollo de los ensayos realizados. 
 
A EDGAR FONSECA, Docente de la Universidad de La Salle, por su asesoría 
en el software Autodesk Land y Civil Desing para la realización del modelo 
digital. 
 
Y a todas aquellas personas que colaboraron en el proceso de investigación. 
 
 
DEDICATORIA 
 
Al culminar esta etapa académica, no puedo más que agradecer a todas aquellas 
personas con quienes he compartido en la Universidad de La Salle, con quienes 
he aprendido, crecido y madurado. A mi familia, por su apoyo y confianza 
incondicional, porque lo que soy, se lo debo en gran parte a ellos y espero 
retribuirles de la mejor manera todo el esfuerzo puesto en mí para salir adelante. A 
mis amigos de la Universidad, y aunque nombrarlos se haga imposible, espero que 
ellos sapan lo importantes que han sido en mi vida, y ojala lo continúen siendo. A 
Dios, porque sin El, nada de esto seria una realidad. 
 
Para todos ellos, dedico este logro y espero seguir contando con su compañía y 
amistad a lo largo de este camino que hasta ahora empieza. 
 
 
 
 
 
 
 
 
GABRIEL ALFONSO CAICEDO ROJAS
 
 
DEDICATORIA 
 
A mis padres, que con su esfuerzo y dedicación han colaborado para que esta 
meta se haga realidad, que con su apoyo incondicional, concejos, y paciencia me 
han formado personal, profesional y moralmente y han hecho de mí un hombre de 
bien, de principios y de sencillez. 
 
A mi hermana que con su confianza y respeto me a brindado fortalezas para 
alcanzar mis propósitos y aspiraciones y se ha convertido en un gran ejemplo para 
seguir adelante y no detenerme en el primer obstáculo. A Alejandra que de una u 
otra forma se ha convertido en el motor de mis aspiraciones. 
 
Finalmente a todos mis amigos con los que aprendí a vivir y ver el mundo de otra 
forma y que a su vez confiaron en mí, me apoyaron y colaboraron para cumplir una 
de las tantas metas que me he propuesto. 
 
 
 
 
 
 
DIEGO ALEJANDRO MORENO BARCO
 
 
DEDICATORIA 
Dedicado a mi familia, a mi novia y Universidad 
 
Porque gracias a su cariño, guía y apoyo he llegado a realizar uno de los 
anhelos más grandes de la vida, el resultado del inmenso apoyo, amor y 
confianza que en mí depositaron, los cuales he logrado terminar mis estudios 
profesionales, solo deseo que entiendan que el logro mío, es logro de ustedes, 
que mi esfuerzo es inspirado en ustedes ahora mas que nunca se acredita mi 
cariño admiración y respeto. 
Es una gran responsabilidad la que asumo al ser introducido en el mundo de 
los Ingenieros Colombianos, de forma justa reconocida y por ello apelo a su 
cortesía y apoyo. 
Mi universidad la que antaño, fue colaboradora, durante todos los años de 
permanencia ofreciendo aprendizaje, la promotora de mis conocimientos, 
desarrollo de mis habilidades y mi trabajo de grado, los cuales pondré en 
practica de hoy en adelante en mi vida profesional y pondré en alto el nombre 
de mi Institución llevada sin duda por su amor a la ciencia y educación. 
 
 
 
CRISTIAN CAMILO ALVAREZ MORENO
 
 
 
LISTA DE TABLAS 
 
 
 
Tabla 1. 
 
Tabla 2. 
Tabla 3. 
Tabla 4. 
Tabla 5. 
Tabla 6. 
Tabla 7. 
 
 
Factores a tener en cuenta en el análisis de un rió(modificado de winkley, 1982) 
Escalas lineales comunes en modelos hidráulicos 
Identificación de variables 
Resultados obtenidos a caudal medio 
Resultados obtenidos a caudal máximo 
Velocidades a caudal medio 
Velocidades a caudal máximo 
Pág.
44 
 
48 
68 
107 
109 
113 
115 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE GRÁFICAS 
 
 
 
Gráfica 1. Curva de energía para caudal medio 
Gráfica 2. Curva de energía para caudal máximo 
Pág.
111 
112 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
 
 
Figura 1. 
 
Figura 2. 
Figura 3. 
Figura 4. 
Figura 5. 
 
Figura 6. 
 
Figura 7. 
Figura 8. 
 
Figura 9. 
Figura 10. 
Figura 11. 
Figura 12. 
Figura 13. 
Figura 14. 
Figura 15. 
Figura 16. 
Figura 17. 
Figura 18. 
Figura 19. 
Figura 20. 
 
 
Representación esquemática de las etapas de un rió en 
áreas de montaña tropical 
Tipos principales de cauce 
Proceso de erosión y sedimentación 
Clasificación de los meandros 
Distribución de velocidades en la sección del cauce de 
un río 
Velocidades, corrientes secundarias y fuerzas de 
tracción sobre el cauce 
Analogía de la balanza de Lane 
Distribución de la geometría hidráulica en un cauce 
aguas abajo 
Localización área en estudio 
Carta preliminar de la zona en estudio 
Superficie digital 
Secciones transversales 
Superficie digital definitiva 
Vista 3D. modelo hidráulico 
Sinuosidad del cauce 
Vista general líneas de flujo P1 a y b 
Vista general líneas de flujo P2 a y b 
Vista general líneas de flujo P3 a y b 
Vista general líneas de flujo P3 a y b 
Vista general líneas de flujo P5 a y b 
Pág.
 
25 
 
26 
28 
29 
31 
 
31 
 
35 
55 
 
60 
61 
74 
74 
75 
77 
93 
98 
100 
102 
104 
106 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE FOTOGRAFIAS 
 
 
 
Fotografía 1. 
Fotografía 2. 
Fotografía 3. 
Fotografía 4. 
Fotografía 5. 
Fotografía 6. 
Fotografía 7. 
Fotografía 8. 
Fotografía 9. 
 
Fotografía 10-14. 
 
 
Fotografía 15-17. 
Fotografía 18. 
Fotografía 19. 
Fotografía 20. 
Fotografía 21. 
Fotografía 22. 
Fotografía 23. 
Fotografía 24. 
Fotografía 25. 
Fotografía 26. 
Fotografía 27. 
Fotografía 28. 
Fotografía 29. 
Fotografía 30. 
Fotografía 31. 
Fotografía 32. 
Fotografía 33. 
Fotografía 34. 
Fotografía 35. 
Fotografía 36. 
Fotografía 37. 
Fotografía 38. 
 
Fotografía 39. 
 
Fotografía 40. 
Fotografía 41. 
Fotografía 42. 
Fotografía 43. 
 
 
Río Negro 
Vía Pacho – La Palma 
Curvatura de la vía 
Obras de arte 
Socavación 
Material erosionado 
Material suelo a. río Negro 
Material suelo b. río Negro 
Construcción del modelo. Laminas base de 
icopor 
Registro fotográfico de la construcción del 
modelo hidráulico. Acabado de la superficie, para 
simular el terreno real 
Dimencionamiento de las estructuras 
Eje del río 
Detalle eje del río 
Cámara de recirculación del modelo hidráulico 
Ubicación del calibrador para la toma de datos 
Toma de datos – calibrador 
Toma niveles. Prueba 1ª 
Prueba flujo sin estructuras 
Construcción primer nivel de gaviones 
Construcción segundo nivel de gaviones 
Construcción tercer nivel de gaviones 
Toma de niveles, prueba con gavión 
Muro en gavión y espigos 
Vista en planta muro en gavión y espigos 
Vista frontal muro en bolsacreto 
Construcción muro en bolsacreto 
Muro en bolsacretos etapa final 
Muro en bolsacretos flujo a caudal medio (a) 
Muro en bolsacretos flujo a caudal medio (b) 
Muro en bolsacretos y espigos (a) 
Muro en bolsacretos y espigos (b) 
Detalle del sentido de flujo debido al control 
geológico 
Detalle control geológico y ubicación de obras de 
arte 
Detalle estado de obras de protección 
Trazado del flujo sin estructuras 
Detalle líneas de flujo sector 1 
Detalle líneas de flujo sector 2 
Pág.
70 
70 
71 
71 
71 
71 
73 
73 
78 
 
79 
 
 
80 
81 
81 
82 
84 
84 
85 
85 
86 
86 
87 
87 
88 
88 
89 
89 
90 
90 
90 
91 
91 
94 
 
94 
 
95 
96 
98 
98 
Fotografía 44. 
Fotografía 45. 
Fotografía 46. 
Fotografía 47. 
Fotografía 48. 
Fotografía 49. 
Fotografía 50. 
Fotografía 51. 
Fotografía 52. 
Fotografía 53. 
Fotografía 54. 
Detalle líneas de flujo sección 3 
Líneas de flujo caudal medio 
Líneas de flujo caudal máximo 
Detalle líneas de flujo sector 3 
Detalle líneas de flujo 
Detalle líneas de flujo 
Detalle líneas de flujo caudal 
Detalle líneas del sector 2 
Detalle líneas de flujo sector 2 y 3 
Detalle líneas de flujo sector 1,2 y 3 
Detalle líneas de flujo sector 2 
98 
99 
99 
100 
100 
102 
102 
104 
104 
106 
106 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANEXOS 
 
 
 
Anexo A. 
Anexo B. 
Anexo C. 
Anexo D. 
Anexo E. 
Anexo F. 
Anexo G. 
Anexo H. 
 
Anexo I. 
Anexo J. 
Anexo K. 
Anexo L. 
Anexo M. 
Anexo N. 
 
 
 
Costos de la investigación 
Plancha a escala 1:25000, referencia 208 II-C 
Valores medios mensuales de caudales. IDEAM 
Estudio topográfico 
Granulometría 
Diseño de estructuras hidráulicas 
Dimencionamiento de la estructura 
Esquema del sistema de bombeo y circulación de agua en 
el modelo hidráulico 
Prueba 1ª y prueba 1b 
Prueba 2ª y prueba 2b 
Prueba 3ª y prueba 3b 
Prueba 4ª y prueba 4b 
Prueba 5ª y prueba 5b 
Secciones modificadas 
Pág.
 
122 
126 
128 
130 
134 
144 
153 
158 
 
161 
164 
167 
170 
173 
176 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CONTENIDO 
 
 
 
INTRODUCCIÓN 
1. EL PROBLEMA 
1.1 LÍNEA 
1.2 TÍTULO 
1.3 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA 
1.4 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 
1.5 JUSTIFICACIÓN 
1.6 OBJETIVOS 
1.6.1 Objetivo general 
1.6.2 Objetivos específicos 
2. MARCO REFERENCIAL 
2.1 MARCO TEÓRICO 
2.2 MARCO CONCEPTUAL 
2.3 MARCO CONTEXTUAL 
3. METODOLOGÍA 
3.1 DISEÑO DE INVESTIGACIÓN 
3.2 OBJETO DE LA INVESTIGACIÓN 
3.3 INSTRUMENTOS 
3.4 VARIABLES 
3.5 HIPÓTESIS 
3.6 COSTOS 
4. TRABAJO INGENIERIL 
4.1 RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN 
4.1.1. Reconocimiento preliminar de campo 
4.1.2. Recopilación de información general 
4.1.3. Levantamiento topográfico 
4.1.4. Caracterización del suelo 
4.2 GEOMETRÍA DEL MODELO Y SECCIÓN DE ESCALAS 
4.2.1. Determinación de la geometría 
4.3. CONSTRUCCIÓN Y CALIBRACIÓN DEL MODELO 
4.3.1. Selección de los materiales 
4.3.2. Construcción del modelo 
4.3.3. Calibración del modelo 
4.4.ENSAYOS DE LABORATORIO 
4.4.1. Metodología para la recopilación de información 
4.4.2. Ensayos de flujo 
4.5 ANÁLISIS Y RESULTADOS 
4.5.1 Análisis dinámico 
5. CONCLUSIONES 
6. RECOMENDACIONES 
BIBLIOGRAFÍA 
ANEXOS 
Pág.
 
16 
18 
18 
19 
19 
20 
21 
22 
22 
22 
24 
24 
49 
59 
65 
65 
67 
67 
68 
69 
69 
70 
70 
70 
72 
72 
72 
73 
73 
76 
76 
76 
81 
83 
83 
85 
92 
92 
117 
120 
122 
124 
 
INTRODUCCION 
 
Este proyecto, pretende determinar, por medio de un modelo hidráulico con 
distorsión (Escala “X” 1:100 y “Y” 1:50), cuales estructuras (gaviones, bolsacretos, 
gaviones - espigos y bolsacretos - espigos), se comportan mejor con las 
condiciones de geometría y caudal del río Negro, para evitar que el flujo del río, 
afecte la vía Pacho – La Palma en el km20+100, la cual ha sido casi arrastrada 
por completo por el flujo del río. 
 
Para conseguir reproducir la geometría de la zona bajo estudio, se realizo un 
levantamiento topográfico, fijándose específicamente en detalles geométricos del 
lecho (Batimetría), bahías de inundación y la vía (Bordes de vía y obras de arte 
complementarias). De igual manera, se consiguió información de caudales, por 
medio del IDEAM, que cuenta con una estación de aforo, unos 30km aguas abajo 
del punto, para poder también simular las condiciones de flujo, a las que se ve 
sometido el tramo objeto de estudio. 
 
Posterior al trabajo de recopilación de información topográfica, se construyo un 
modelo digital de la superficie en el programa Autodesk Land y Autodesk Civil 
Design, el cual se complemento con información cartográfica del IGAC (Plancha 
escala 1:25000), donde se obtuvieron cortes transversales de cada sección (20 en 
total). Con el modelo digital listo, se procedióa la impresión y construcción del 
modelo del modelo hidráulico, con las escalas antes mencionadas. 
 
Con el modelo terminado, se realizaron ensayos a caudal medio y máximo, para 
cada estructura, tomando información directa del modelo, de nivel de agua y 
caudal, para posteriormente por medio del programa grafico AutoCad, determinar 
el área mojada de cada sección y completar la información necesaria, para 
determinar velocidades medias y valores de energía especifica en los diferentes 
puntos, y realizar el correspondiente análisis. También se observaron las líneas de 
flujo principales y secundarias del flujo, lo que brindo una idea de cómo es el 
comportamiento del flujo, dependiendo el tipo de estructura. 
 
Al finalizar los ensayos, se pudo concluir con cierta certeza, cual de las estructuras 
es la más recomendable, para esas condiciones de geometría y flujo, además de 
otras condiciones tales como disponibilidad de material, facilidad de construcción y 
menor costo y tiempo de ejecución, cumpliendo de esta manera, con los objetivos 
propuestos al inicio del proyecto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
INTRODUCCIÓN 
 
Este proyecto, pretende determinar, por medio de un modelo hidráulico con 
distorsión (Escala “X” 1:100 y “Y” 1:50), cuales estructuras (gaviones, bolsacretos, 
gaviones - espigos y bolsacretos - espigos), se comportan mejor con las 
condiciones de geometría y caudal del río Negro, para evitar que el flujo del río, 
afecte la vía Pacho – La Palma en el km20+100, la cual ha sido socavada casi por 
completo por el flujo del río. 
 
Para conseguir reproducir la geometría de la zona bajo estudio, se realizo un 
levantamiento topográfico, fijándose específicamente en detalles geométricos del 
lecho (Batimetría), bahías de inundación y vía (Bordes de vía y obras de arte 
complementarias). De igual manera, se consiguió información de caudales, por 
medio del IDEAM, que cuenta con una estación de aforo, unos 30km aguas abajo 
del punto, para poder también simular las condiciones de flujo, a las que se ve 
sometido el tramo objeto de estudio. 
 
Posterior al trabajo de recopilación de información topográfica, se construyo un 
modelo digital de la superficie en el programa Autodesk Land y Autodesk Civil 
Design, el cual se complemento con información cartográfica del IGAC (Plancha 
escala 1:25000), donde se obtuvieron cortes transversales de cada sección (20 en 
16 
total). Con el modelo digital listo, se procedió a la impresión y construcción del 
modelo hidráulico, con las escalas antes mencionadas. 
 
Con el modelo terminado, se realizaron ensayos a caudal medio y máximo, para 
cada estructura, tomando información directa del modelo, de nivel de agua y 
caudal, para posteriormente por medio del programa grafico AutoCad, establecer 
el área mojada de cada sección y completar la información necesaria, para 
determinar velocidades medias y valores de energía especifica en los diferentes 
puntos, y realizar el correspondiente análisis. También se observaron las líneas de 
flujo principales y secundarias, lo que brindo una idea de cómo es su 
comportamiento, dependiendo el tipo de estructura. 
 
Al finalizar los ensayos, se pudo concluir con cierta certeza, cual de las estructuras 
es la más recomendable, para esas condiciones de geometría y flujo, además de 
otras condiciones tales como disponibilidad de material, facilidad de construcción y 
menor costo y tiempo de ejecución, cumpliendo de esta manera, con los objetivos 
propuestos al inicio del proyecto. 
 
 
 
 
 
 
17 
 
1. EL PROBLEMA 
 
1.1 LÍNEA 
 
El proyecto de investigación desarrollado corresponde al GRUPO 
INVESTIGATIVO CIROC a la línea de Eventos naturales y materiales de obras 
civiles según lo establecido por Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad de 
La Salle. 
 
Teniendo en cuenta el objetivo principal de esta línea de investigación, el cual 
básicamente busca “Conocer, describir y evaluar los riesgos existentes 
dentro de las diferentes áreas de ingeniería civil con el propósito de 
proponer posibles soluciones o alternativas, que ayuden a la mitigación o 
reducción de esos peligros, con el fin de evitar víctimas humanas, y 
disminuir pérdidas económicas”. Este proyecto se ubico dentro de esta línea, 
pues el objetivo fundamental del proyecto, es reducir los daños causados por el 
cause del río Negro, sobre la vía que comunica el municipio de Pacho con el 
municipio de La Palma, a la altura del Km 20+100, donde se han producido 
problemas de socavación en la estructura vial (vía de dos carriles), deteriorándola 
hasta tal punto, que en la actualidad, solo esta en funcionamiento una calzada 
(sentido Pacho-La Palma), pues la otra ya ha sido arrastrada por la corriente del 
río Negro. Este problema es solo una muestra de los tantos que se presentan en 
18 
varios tramos de la vía, en donde solo funciona un carril, debido a la inestabilidad 
o ausencia del otro, generando perdidas económicas debido al deterioro de la 
estructura vial que repercute directamente en la calidad del transporte. 
 
1.2 TÍTULO 
 
ANÁLISIS DE FLUJO DEL RÍO NEGRO EN EL KM 20+100, VIA PACHO – LA 
PALMA PARA ESTABLECER ALTERNATIVAS QUE MITIGUEN LA 
SOCAVACIÓN MEDIANTE LA ELABORACIÓN DE UN MODELO HIDRÁULICO. 
 
1.3 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA 
 
El sujeto bajo estudio es el sector ubicado en el kilómetro 20+100 de la vía 
intermunicipal que comunica al Municipio de Pacho con el Municipio de La Palma 
en el Departamento de Cundinamarca, cuya estructura esta siendo afectada por el 
flujo del Rió Negro, generándose una socavación tal, que parte de la banca esta 
destruida, sus obras de drenaje están bastantes deterioradas, ya que el problema 
radica en la incidencia del cauce sobre la estructura, creando un problema 
socioeconómico debido al bajo nivel de servicio de la vía, pues su mal estado 
incurre en mayor tiempo de desplazamiento, deterioro de los vehículos y aumento 
del costo en el transporte de alimentos, pasajeros y materias primas necesarias 
para el normal desarrollo de la comunidad. 
 
19 
Teniendo en cuenta el antecedente de obras realizadas (rehabilitación de la vía y 
obras de contención) y observando que no han dado solución definitiva al 
problema que allí se presenta, entendiendo que la mejor manera de formular una 
solución es probando diferentes técnicas de disipación de energía, dentro de un 
modelo físico a escala en donde se simulen las condiciones reales a la que la 
estructura esta expuesta y determinar cual es la mas recomendable. 
 
Debido a la acción de flujo del río Negro y a la inestabilidad de la zona, que trae 
como consecuencia el deterioro de la infraestructura vial, se han realizado 
estudios para la implementación de estructuras de control y disipación, a lo largo 
de esta vía, tales como gaviones, muros en concreto, espigos, geotextiles, al igual 
que sistemas combinados, sin embargo, estas intervenciones en la mayoría de los 
casos, no han tenido resultados satisfactorios. 
 
1.4 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 
 
¿Que estructura de disipación y control, es la más conveniente para contrarrestar 
los efectos de socavación en las estructura vial, teniendo en cuenta características 
de flujo (dirección y velocidad), mediante la utilización de un modelo hidráulico con 
distorsión? 
 
 
 
20 
1.5 JUSTIFICACIÓN 
 
Este trabajo de investigación fue directamente enfocado a solucionar un problema 
puntual en el kilómetro 20+100 vía Pacho-La Palma, donde la corriente del Rió 
Negro esta socavando el suelo adyacente a la vía, generando problemas de 
inestabilidad que con el tiempo destruyen la estructura. Este problema es 
simplemente la muestra de uno de los tantos casos que son reincidentes en 
nuestro país, ya que debido a la ausencia de estudios adecuados, que permitan 
prevenir o minimizar el daño, al Estado le cuesta miles de millones en pérdidas 
materiales,perjudicando a campesinos productores, transportadores y 
consumidores. 
 
Siguiendo la tendencia de implementar los modelos tanto físicos como 
matemáticos para la solución de problemas específicos, se decidió realizar un 
modelo hidráulico con distorsión, que permitió simular las condiciones a las que se 
ve sometida la estructura debido a la acción de Río Negro, donde teniendo en 
cuenta las variables que intervienen en el modelo, se propuso una solución viable 
a este problema, permitiendo realizar rehabilitación de la estructura sin temor de 
que vuelva a deteriorarse prematuramente, lo que representa menor inversión en 
reparaciones y un mejor nivel de servicio de la vía. 
 
 
 
21 
1.6 OBJETIVOS 
 
1.6.1 Objetivo general. 
 
Determinar cual de las estructuras de disipación de energía, permite controlar la 
socavación en la vía Pacho - La Palma a la altura del Km. 20+100, utilizando un 
modelo hidráulico a escala. 
 
1.6.2 Objetivos específicos. 
 
• Recopilar información relacionada (construcción de modelos físicos, flujo de 
agua y socavación, estudios e información existente del río Negro y vía Pacho-
La Palma). 
• Determinación de variables que inciden en la realización del modelo hidráulico 
(variables de frontera, flujo y fluido). 
• Establecer las diferentes variables que intervienen en el modelo hidráulico. 
• Determinar la escala más conveniente para la construcción del modelo. 
• Construir el modelo físico y estructuras de disipación a escala. 
• Ajustar el modelo y equipos a utilizar (calibraciones, pruebas y verificaciones). 
• Determinar velocidades de sección, líneas de flujo y línea de energía sobre el 
eje, para cada estructura. 
• Establecer la estructura de disipación y/o protección más eficaz para evitar el 
22 
daño de la estructura vial (Gaviones, bolsacretos, gaviones con espigos y 
bolsacretos con espigos). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
23 
 
2. MARCO REFERENCIAL 
 
2.1 MARCO TEÓRICO 
 
Un rió es un sistema dinámico donde se producen cambios y modificaciones a 
mediano y largo plazo como consecuencia de acciones externas debido a que sus 
contornos no son fijos (cambios en planta y en superficie). 
 
Se debe hacer énfasis en la geomorfología del sitio en estudio ya que al interpretar 
las diversas formas que se presentan en la superficie terrestre se puede llegar a 
establecer la génesis y características generales de los suelos. Conocimiento 
fundamental para estimar cual puede ser su más probable comportamiento frente 
a procesos de erosión y por tanto, determinar hasta donde podrían llegar las orillas 
de los ríos. De esta manera, se puede definir cual es la zona de divagación más 
reciente y hasta donde se extiende la llanura aluvial. 
 
A lo largo de una corriente de agua se presentan etapas fácilmente diferenciables 
y que se deben identificar para poder evaluar su conducta erosiva. 
 
Adaptando las clasificaciones clásicas de morfología fluvial y para efectos de la 
interpretación de los fenómenos de erosión, se deben tomar en cuenta las 
siguientes etapas: Niñez - Juventud - Madurez y vejez. 
24 
En el siguiente esquema se diferencia fundamentalmente las edades de las 
corrientes de agua a las cuales se les da una importancia relevante a la etapa de 
formación o niñez ya que es básica en el estudio del proceso erosivo y de 
socavación, La erosión que se produce en esta etapa es de tipo laminar, en surcos 
y en cárcavas, siendo el área que mayor aporte de sedimentos hace por concepto 
de erosión. Son característicos además pequeños cauces semirrectos con 
cambios bruscos de pendiente y dirección, así como cauces en “V” con fuertes 
taludes laterales1. 
 
FIGURA 1. Representación esquemática de las etapas de un río en áreas de montaña tropical.2 
 
 La morfología de los ríos es el resultado de la erosión, sedimentación y transporte 
de las partículas del suelo del cauce, el trazado de un cauce fluvial se refiere a la 
 
1 SUAREZ DIAZ, Jaime. Control de erosión en zonas tropicales. Instituto de investigaciones sobre erosión y 
deslizamientos. Universidad industrial de Santander. Bucaramanga, Colombia: Librería UIS. 2001. p.99. 
2 Ibíd., p. 87. 
25 
forma de la trayectoria que desarrolla el río en su recorrido. Se pueden diferenciar 
tres tipos de trazados los cuales se explican como un equilibrio instantáneo entre 
las fuerzas que producen erosión y las que la resisten.3 Estas formas en planta se 
denominan sinuosas, trenzadas y meandricas, las cuales pueden caracterizar una 
misma corriente en diferentes sectores de ella, así como también pueden estar 
determinados por cambios de caudal en diferentes épocas del año. 
 
FIGURA 2. Tipos principales de cauce.4 
 
 
3 Ibíd., p. 100. 
4 Ibíd., p. 101. 
26 
La forma sinuosa es unicanal tiende a ser mas estable, es de anchura regular y 
posee un movimiento que hace mas predecible su comportamiento con 
coeficientes de sinuosidad inferiores a 1.5 donde no se aprecian curvas en el 
cauce, si bien la línea del thalweg se desplaza alternativamente de una orilla a la 
otra haciéndose más visibles en aguas bajas. A pesar de que la corriente trata de 
divagar, las pendientes altas y los controles geológicos y topográficos condicionan 
a mantener un cauce relativamente recto; a ambos lados de la corriente de agua 
se producen sedimentaciones en forma de playones y barras5. En general los ríos 
rara vez son rectos por tramos superiores a unas diez veces la amplitud de su 
canal. 
 
Los cauces trenzados van creando islas, son cauces de gran anchura, son 
altamente inestables (divagantes), sus brazos son menores y tienen la 
característica de transportar grandes cantidades de sólidos, básicamente se 
exponen en zonas llanas. Estos son patrones de canales que dan origen a la 
geoforma aluvial conocida como llanura aluvial de rió trenzado básicamente un rió 
trenzado es según Villota “Aquel cuyo lecho mayor se divide en varios canales 
menores que sucesivamente se bifurcan y reúnen aguas abajo, separados por 
numerosos islotes y playones llamados conjunto barras de cauce”6 
 
 
5 VIDE MARTIN, Juan Pedro. Ingenieria fluvial. Bogota, Colombia: Centro editorial, Escuela Colombiana de 
Ingenieria. 1997. p. 85. 
6 VILLOTA. Erosión en corrientes de agua. S.f. [en línea] < http://www.unalmed.edu.co/~poboyca/documento 
s/documentos1/documentos-Juan%20Diego/Plnaifi CuencasPregrado/Cap%204.3%20Control%20erosi%F3n 
%20lineal.pdf > [citado en 1991]. 
27 
http://www.unalmed.edu.co/%7Epoboyca/documento%20s/documentos1/documentos-Juan%20Diego/Plnaifi%20CuencasPregrado/Cap%204.3%20Control%20erosi%F3n%20%20lineal.pdf
http://www.unalmed.edu.co/%7Epoboyca/documento%20s/documentos1/documentos-Juan%20Diego/Plnaifi%20CuencasPregrado/Cap%204.3%20Control%20erosi%F3n%20%20lineal.pdf
http://www.unalmed.edu.co/%7Epoboyca/documento%20s/documentos1/documentos-Juan%20Diego/Plnaifi%20CuencasPregrado/Cap%204.3%20Control%20erosi%F3n%20%20lineal.pdf
Por ultimo se presentan los cauces o canales meandricos los cuales se 
caracterizan por una pendiente suave, con transporte de sedimentos finos, el 
tamaño de los meandros es directamente proporcional al tamaño de la corriente, y 
la amplitud del cinturón de ellos es equivalente a unas 15 – 20 veces el ancho 
promedio de la corriente que los origina. En los ríos meandritos se desarrolla un 
proceso de erosión y sedimentación de manera simultanea en sus propias orillas, 
produciéndose erosión en la externa y sedimentación en la interna, teniéndose un 
equilibrio como se muestra en la figura. 
 
FIGURA 3. Procesos de erosión y sedimentación.7 
 
 
 
 
 
 
Por su parte Villota anota que una corriente se mueve en todo meandro en un 
patrón de flujo helicoidal con una considerable elevación de la superficie del agua 
contra laorilla externa o cóncava determinada por la fuerza centrífuga; de esta 
forma, en cada curva se originan dos componentes de la corriente, uno de 
velocidad aguas abajo que arremete con fuerza contra la orilla externa, y otro más 
débil que se dirige hacia la interna. El movimiento así descrito genera la 
 
7 Ibid., p. 62. 
28 
socavación, desplome y erosión de la parte exterior del meandro y la deposición 
en la parte interior, deposición que tendrá lugar en la orilla interna del siguiente 
meandro.8 
 
El tipo de curvas en los meandros puede ser muy diferente de unos ríos a otros 
pudiéndose diferenciar en subtipos como los que se representan a continuación: 
 
FIGURA 4. Clasificación de los meandros.9 
 
 
Ahora bien, se hablara de una variable fundamental en los procesos fluviales la 
velocidad del agua y la distribución de la tensión de arrastre asociada a la 
distribución de velocidades dentro del cauce de tal modo que la velocidad del agua 
varía en cada punto de la columna de agua, siendo mínima en las proximidades 
del perímetro del cauce y máxima hacia el centro de la sección. 
 
 
8 Ibid., p. 61. 
9 --------. Morfología y dinámica fluvial. [en línea] <http://tar5.eup.us.es/master/ponencias/modulo 6 
/morfologia.pdf > [citado 5 de Marzo de 2005]. 
 
29 
Asociada a una variación de la velocidad dentro de cada sección y a una variación 
de esta velocidad aguas abajo, está la presencia de flujos secundarios o 
trayectorias helicoidales de las líneas de corriente las cuales tienen un significado 
especial en el desarrollo de meandros y en la formación de rápidos y remansos de 
los tramos rectos. 
 
Según Jaime Suárez Díaz “la velocidad promedio generalmente ocurre a una 
profundidad de 0.6D, La velocidad en sentido lateral es de aproximadamente diez 
a veinte por ciento de la velocidad en la dirección de la corriente en meandros de 
ríos maduros y de treinta a cincuenta por ciento en curvas de ríos de montaña 
(Thorne 1989). Este movimiento arrastra el suelo erosionado, el cual se deposita 
más adelante en las riberas interiores del cauce. En éste proceso se produce un 
avance del río lateralmente y hacia adelante de la curva”.10 
 
En el movimiento del agua intervienen dos factores o fuerzas: la gravedad que 
actúa en la dirección aguas abajo y la fricción que se opone a este movimiento. La 
relación resultante de ambas fuerzas determina la capacidad de la corriente para 
erosionar y transportar sedimentos. 
 
La fuerza de fricción que determina la resistencia que opone el contorno puede 
expresarse por unidad de superficie como tensión de arrastre “shear stress”, 
 
10 SUAREZ DIAZ, Jaime. Control de erosión en zonas tropicales. Instituto de investigaciones sobre erosión y 
deslizamientos. Universidad industrial de Santander. Bucaramanga, Colombia: Librería UIS. 2001. p. 92. 
30 
siendo proporcional al gradiente de velocidades y equivalente a la componente del 
peso del agua paralela a la superficie de desplazamiento. 
 
Experimentalmente se ha comprobado que esta energía hidráulica de la corriente, 
en función de la magnitud del caudal y de la superficie del cauce, está muy 
relacionada con la fuerza que presenta el río en un determinado momento para 
rectificar el trazado o sección impuestos por la mano del hombre alterándolos o 
destruyéndolos cuando no responden a su dinámica natural. 
 
FIGURA 5. Distribución de velocidades en la sección del cauce de un rió.11 
 
 
 
 
 
FIGURA 6. Velocidades, corrientes secundarias y fuerzas de tracción sobre el cauce.12 
 
 
11 Ibíd., p. 92. 
12 Ibíd., p. 93. 
31 
Las velocidades en un canal no están uniformemente distribuidas. Esto se explica 
por los efectos que la resistencia cortante del fluido en movimiento tiene en 
distintos puntos. La figura 6 muestra la distribución de velocidades en un canal de 
sección rectangular. Las líneas continuas del centro de la figura corresponden a 
isótacas (curvas de puntos de igual velocidad); las líneas laterales son los perfiles 
de velocidad en las correspondientes secciones verticales. 
 
Las siguientes ecuaciones pueden servir para relacionar la velocidad promedio 
con la velocidad real en el fondo de la corriente: 
 
Vv = ____________V____________ 
 0.68 log10 (y/ks) + .71 
Donde: 
Y = Profundidad del agua. 
ks = Altura de rugosidades del lecho que puede tomarse igual a D50 del material 
del lecho. 
V = Velocidad promedio de la sección hidráulica. 
 
Vv (10%) = 0.74 a 0.90 V 
Donde: 
Vv (10%) = velocidad al 10% de la profundidad medida desde el fondo. 
 
32 
De acuerdo a las características de la velocidad y al número de Reynolds y Froude 
el flujo puede clasificarse de las siguientes formas: 
• Uniformidad de la velocidad a lo largo del canal. 
• Variación de la velocidad con el tiempo. 
• Turbulencia. 
• Estado de velocidad. 
 
En la mayoría de las corrientes el flujo es variado, irregular y turbulento. En las 
corrientes de montaña el flujo generalmente es rápido y en las zonas semiplanas 
el flujo es comúnmente tranquilo. 
 
Es necesario definir una clasificación del tipo de flujo la cual depende del cambio 
en la profundidad de flujo con respecto al tiempo y al espacio. 
 
Ven Te Chow hace una clasificación precisa del tipo de flujo: 
 Flujo permanente: Se dice que el flujo dentro de un canal abierto es permanente si la 
profundidad del flujo no cambia o puede suponerse constante durante el intervalo de 
tiempo en consideración. 
 Flujo no permanente: El flujo es no permanente si la profundidad cambia con el 
tiempo. 
 Flujo uniforme: El flujo es uniforme si la profundidad de flujo es la misma en cada 
sección del canal este puede ser permanente o no permanente, según cambie o no la 
profundidad con respecto al tiempo. 
 Flujo variado: El flujo es variado si la profundidad de flujo cambia a lo largo del canal, 
el flujo variado puede ser permanente o no permanente. 
 Flujo rápidamente variado y gradualmente variado: Se da si la profundidad del agua 
cambia de manera abrupta en distancias comparativamente cortas; de otro modo es 
gradualmente variado. Un flujo rápidamente variado también se conoce como fenómeno 
local. 13 
 
 
13 VEN TE, Chow. Hidráulica de canales abiertos. Bogota: McGraw – Hill Interamericana S.A. 1994. P 5. 
33 
Una característica fundamental de los sistemas abiertos, es su capacidad para 
autorregularse, adaptándose a factores externos de forma que mantengan el 
estado de equilibrio alcanzando cierta estabilidad. En los cauces fluviales este 
equilibrio esta referido a la regulación de la morfología y dinámica ante variables 
de control o independientes como son el régimen de caudales y sedimentos. Se 
dice que un fondo se encuentra en equilibrio en presencia de transporte de 
sedimentos (en suspensión y por el fondo) cuando no sufre modificación en su 
cota. 
 
El término socavación de un río se puede referir al descenso del fondo motivado 
por un fenómeno de dinámica fluvial, que puede ser natural o inducido por una 
actuación humana, un desequilibrio en el fondo es una posible erosión o 
socavación. 
 
La cuantificación de dicha erosión y su progresión es muy difícil de prever, pero se 
deben aplicar conceptos más claros sobre un completo equilibrio del sistema y una 
herramienta sencilla para entender cualitativamente, aunque con limitaciones, el 
fenómeno de equilibrio de fondo es la Balanza de Lane (1955), que propone una 
relación entre cuatro variables: 
 Caudal líquido unitario q. 
 Caudal sólido unitario de fondo qs. 
 La pendiente i. 
 Tamaño del sedimento D. 
34 
FIGURA 7. Analogía de la balanza de Lane (1955).14 
 
 
 
La balanza permite determinar el comportamientode un río si se varían sus 
condiciones de equilibrio natural de manera que, una variación en el peso 
(caudales unitarios líquido o sólido) o una variación en el brazo de palanca, 
pendiente o tamaño de la partícula, conducirá a un desequilibrio erosivo o de 
sedimentación. Para cada problema concreto se ha de valorar que parámetros de 
la balanza han provocado el desequilibrio y cuáles se pueden reajustar para 
devolver la posición vertical de equilibrio. Cuando los caudales líquido y sólido de 
un río no están equilibrados se tendrá un exceso de transporte de fondo 
(“sobrealimentación”) o un defecto (“subalimentación”), y por eso se producirá una 
sedimentación o erosión respectivamente.15 
 
 
14 VIDE MARTIN, Juan Pedro. Ingenieria fluvial. Bogotá, Colombia: Centro editorial, Escuela Colombiana de 
Ingenieria. 1997. p. 34. 
15 Ibíd., p.35 
35 
El problema de socavación es extremadamente complejo puesto que las 
condiciones del flujo en el foso de socavación, inclusive de turbulencia, son 
difíciles de evaluar. Además la interacción entre los sedimentos y las variables de 
flujo no son fáciles de cuantificar. Por eso, hasta ahora la predicción de la 
socavación está principalmente basada en resultados empíricos. 
 
Al hablar de socavación debemos tener en cuenta ciertos parámetros de lo que es 
erosión y posteriormente hacer una discrepancia en relación a estos dos. 
 
Según Jaime Suárez Díaz “el movimiento del agua que circula por el cauce de una 
corriente de agua produce el desprendimiento y transporte de los materiales que 
conforman su perímetro mojado”16. A partir de este enunciado se dice que existen 
dos tipos de erosión hidráulica, el primero trata de una erosión lateral en la cual 
se amplia su ancho haciendo que la altura de los taludes aumente y el segundo se 
dice que es una erosión de profundización del cauce, estas dos dependen de la 
caracterización de los materiales de fondo del lecho, características del flujo de 
agua y de la forma de su cuenca y/o zona de divergencia del cauce. 
 
Existen diversos mecanismos de erosión los cuales incluyen tres procesos 
básicos: 
• Desprendimiento de las partículas. 
 
16 SUAREZ DIAZ, Jaime. Control de erosión en zonas tropicales. Instituto de investigaciones sobre erosión y 
deslizamientos. Universidad industrial de Santander. Bucaramanga, Colombia: Librería UIS. 2001. p. 15. 
36 
• Transporte de las partículas desprendidas. 
• Depósito o sedimentación. 
 
Estas fuerzas que actúan o fuerzas tractivas dependen de algunas características 
como la velocidad del flujo que algunas veces se relaciona directamente con la 
erosión ocasionando una velocidad critica en la cual se indica el movimiento de las 
partículas de suelo, la turbulencia, los caudales, la forma, rugosidad del canal y la 
resistencia del suelo a la fuerza tractiva que depende de la estructura y las 
interacciones físicas y químicas del suelo.17 
 
Ahora bien, se debe diferenciar la socavación de la erosión no recuperable en el 
sentido de que después de que pase la creciente o se elimine la causa de la 
socavación en procesos posteriores, comúnmente se vuelven a depositar 
sedimentos en un proceso cíclico, y se puede recuperar el nivel del fondo del 
cauce18. 
 
Se puede decir que la socavación esta controlada por las características 
hidráulicas del cauce, las propiedades de los sedimentos del fondo y la forma y 
localización de los elementos que la inducen. Esta socavación es generada por el 
transporte de los materiales del lecho del río al presentarse una creciente, estos 
materiales descienden al fondo del río provocando un aumento de la capacidad 
 
17 Ibíd., p. 42. 
18 Ibíd., p. 133. 
37 
de arrastre de material sólido que en ese momento adquiere la corriente, en virtud 
de su gran velocidad. 
 
Según lo describe el autor, se presentan dos formas de socavación dependiendo 
de si existe o no movimiento de sedimentos en el cauce: 
 
Socavación en lecho móvil: Se presenta cuando hay transporte de sedimentos 
desde el lecho aguas arriba hasta el sitio del ponteadero, quedando por lo tanto 
parte de este sedimento atrapado en el hueco de socavación. 
 
Socavación en lecho fijo o agua clara: Se presenta cuando no hay transporte de 
sedimentos desde el lecho aguas arriba, al sitio del ponteadero, por lo cual no hay 
reabastecimiento del hueco socavado.19 
 
Al analizar o evaluar la socavación se tienen presentes cuatro componentes: 
Socavación no recuperable, Socavación por aumento del caudal, Socavación por 
contracción del cauce e Inestabilidad geomorfológica de la corriente. 
 
 
 
 
 
19 GAVIRIA SIERRA, Carlos. Socavación y protección contra la socavación. S.f. [en línea] 
<http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/conceptosbasicosmfluidos/socavacion/socavacion.html> 
[Citado en 2005]. 
38 
http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/conceptosbasicosmfluidos/socavacion/socavacion.html
Jaime Suárez describe claramente estos cuatro componentes: 
 Socavación no recuperable: Hace referencia al cambio en el nivel del fondo del cauce 
con el tiempo, a 10, 50, 100 o 500 años. El conocimiento de esta degradación puede 
permitir encontrar grandes profundizaciones del cauce durante la vida útil de una 
estructura. 
 Socavación por aumento del caudal: Al aumentar el caudal la velocidad aumenta y se 
produce erosión en el fondo de la corriente. Al bajar el nivel esta socavación se recupera 
nuevamente por socavación. 
 Socavación por contracción del cauce: Se genera por la disminución del ancho del 
cauce, originando grandes caudales y por ende excesivas velocidades en la contracción, 
produciéndose socavación del fondo del cauce en el sector contraído. 
 Inestabilidad geomorfologica de la corriente: Los niveles del fondo del cauce en sitios 
específicos se modifica necesariamente por la movilidad lateral de la corriente.20 
 
La erosión del fondo de un cauce definido por el cual discurre una corriente es 
una cuestión de equilibrio entre el aporte sólido que pueda traer el agua a una 
cierta sección y el material que sea removido por el agua de esa sección y al 
aumentar la velocidad del agua, aumenta también la capacidad de arrastre. 
 
Se entiende por socavación general el descenso del fondo de un río que se 
produce al presentarse una creciente y es debida al aumento de la capacidad de 
arrastre de material sólido que en ese momento adquiere la corriente, en virtud de 
su mayor velocidad. 
 
Habitualmente esta socavación es una erosión general de todo el cauce y no 
depende de que exista o no un puente u otra estructura. “la socavación general 
tiene como resultado una disminución en el nivel del fondo del cauce y en los 
niveles de agua y por tanto puede producir exposición de las fundaciones, de los 
 
20 SUAREZ DIAZ, Op.Cit., p.138. 
39 
oleoductos y otras estructuras colocadas en el cauce del río.”21 
 
Para controlar esta socavación producida por el transporte de los materiales del 
lecho del rió se realizo un estudio profundo de la disipación de energía cinética, la 
cual se demostrara mas adelante, ya que al paso del agua por el canal o rió se 
genera una descarga que contiene gran cantidad de energía y mucho poder 
destructivo debido a sus altas presiones y velocidades las cuales causan erosión 
y socavación en el lecho del rió poniendo en peligro las estructuras hidráulicas y 
las estructuras mismas de conducción. 
 
La disipación de la energía cinética puede lograrse aplicando y colocando 
diferentes disipadores de energía. 
 
Para la selección del tipo de disipador se debe tener presente las siguientes 
consideraciones: 
• Energía de la corriente. 
• Economíay mantenimiento ya que éste eleva mucho el costo. 
• Condiciones del cauce aguas abajo (roca, suelo erodable, etc). 
• Ubicación de las vías de acceso, casa de máquinas, y demás estructuras 
hidráulicas. 
• Congelamiento. 
 
21 SUAREZ DIAZ, Jaime. Control de erosión en zonas tropicales. Instituto de investigaciones sobre erosión y 
deslizamientos. Universidad industrial de Santander. Bucaramanga, Colombia: Librería UIS. 2001. p. 140. 
40 
• Efecto de las sub-presiones y del vapor de agua sobre las instalaciones. 
• Daños causados a la fauna y la flora por la erosión. 
• Proyectos y poblaciones aguas abajo.22 
 
Suárez Díaz presenta algunos sistemas para controlar la socavación: 
• Construcción de estructuras para manejar el flujo y disminuir la 
profundidad de socavación, como estructuras de caída o revestimiento de 
la zona expuesta a socavación. 
• recubrimiento del cauce, en el que podemos utilizar el enrocado el cual 
varía en cuanto tamaño, forma y masa del diseño. 
• Constructivos de cimentaciones profundas muy por debajo del nivel de 
socavación esperada. 
• Construcción de estructuras flexibles que se adapten a la socavación. Un 
ejemplo son los gaviones.23 
 
Ahora bien, muchos de los problemas causados por fenómenos naturales 
relacionados con la hidráulica son en ocasiones tan complejos que la utilización de 
un modelo matemático no es lo suficientemente precisa como para asegurar que la 
solución propuesta es la apropiada, puesto que en los modelos matemáticos se 
trabaja sobre condiciones idealizadas y al realizar simplificaciones importantes, 
 
22 Escuela de Ingeniería de Antioquia. Disipadores de energía. Obras hidráulicas 2003. [en línea]. 
<http://fluidos.eia.edu.co/obrashidraulicas/articulos/disipadores/disipadores_de_energia.html> [Citado en 
2003]. 
23 SUAREZ DIAZ, Op.Cit., p.160. 
41 
http://fluidos.eia.edu.co/obrashidraulicas/articulos/disipadores/disipadores_de_energia.html
entrega resultados inapropiados que hay que interpretar o completar por medio de 
técnicas experimentales. 
 
Es aquí según narra Miguel A. Vergara donde juega la modelación hidráulica un 
papel importante en la solución de problemas en materia de control de riego y 
drenaje, generación de energía eléctrica, propagación de oleaje, acción de mareas 
y corrientes, movimiento de sedimentos, estructuras de protección, embarcaciones 
atracadas, erosión y sedimentación de causes entre otros.24 
 
Estos modelos consisten en el ensayo de una replica del problema a escala 
reducida. La replica reducida es lo que llamamos modelo, frente a la realidad que 
denominamos prototipo. Según Martín Vide “estos modelos son todavía 
necesarios porque el calculo es imperfecto debido principalmente a la complejidad 
de los fenómenos de turbulencia y a la dificultad que imponen los contornos 
reales, tridimensionales y “caprichosos” (piense en un rió).”25 
 
En general las modelaciones, ya sea física o matemática, tiene que definir en 
forma clara, cuales son las variables que intervienen y las condiciones de frontera 
en las que se encuentra, de tal forma se podrá determinar que tipo de modelación 
es conveniente realizar o si es necesario realizar ambos tipos de modelación de 
ser necesario como complemento una de la otra. 
 
24 VERGARA, Miguel A. Técnicas de modelación en hidráulica. México: Alfaomega.1993. p.1. 
25 VIDE MARTIN, Juan Pedro. Ingenieria fluvial. Bogota, Colombia: Centro editorial, Escuela Colombiana de 
Ingenieria. 1997. p. 250. 
42 
La base de los modelos reducidos es la teoría de la semejanza que mas adelante 
se hace una descripción particular. La semejanza dinámica completa entre el 
modelo y el prototipo es imposible, cada fuerza presente en el problema se reduce 
de una manera diferente (no en la misma proporción) de prototipo a modelo; sin 
embargo según lo describe Martín Vide el modelo puede ser aun una buena 
representación del movimiento real si una fuerza es tan dominante sobre las 
demás (o sea, si representa la casi totalidad de la resultante, igualada a las 
fuerzas de inercia) que también, pese a la diferente proporción en que se reducen, 
es dominante en el modelo. 
 
La fuerza de gravedad domina los problemas de obras hidráulicas y de ingenieria 
fluvial. La ley de semejanza en este caso, llamada semejanza de Froude, 
garantiza que esta fuerza en su proporción con la resultante se reproduce 
correctamente en el modelo.26 
 
Las escalas de semejanza más útiles que se deducen de la semejanza de Froude 
son la velocidad y el caudal. Si una fuerza menor (de viscosidad, de tensión 
superficial) toma en el modelo una importancia como para alterar el movimiento, 
hablamos de un efecto de escala. 
 
Para la realización de un modelo ya sea matemático o físico se deben tener en 
cuenta diversos factores y variables que ayudaran al el estudio dinámico de una 
 
26 Ibíd., p. 251. 
43 
corriente. 
TABLA 1. Factores a tener en cuenta en el análisis de un rió (Modificado de WinKley, 1982).27 
FACTOR VARIABLE 
TIEMPO Historia geológica. Tiempo moderno. Tiempo reciente. Tiempo futuro de análisis 
GEOLOGÍA Litología. Tectonica. Estructura. Geomorfología. Meteorización. Heterogeneidad geológica. 
SUELOS Tipo, gradación y peso específico. Distribución de los diferentes tipos de suelo en la cuenca. permeabilidad-infiltración. Cohesión y fricción. 
HIDROLÓGICA Lluvias anuales – mensuales – diarias – horarias. Intensidad y duración de las lluvias. Caudales. Tipo y forma de hidrograma. 
COBERTURA 
VEGETAL 
Tipo de vegetación. % de cobertura vegetal y su distribución. Practicas de 
cultivos. Modificaciones de la cobertura por acción antropica. 
TOPOGRAFÍA 
Topografía, pendiente, morfología de la cuenca. Perfil longitudinal del rió. 
Morfología en planta, tipo del rió (semirrecto, sinuoso, trenzado, meandrico) 
Sinuosidad, radios de curvatura, ancho de divagación, distancia entre 
meandros, distancia entre barras o islas, alineamiento general, sección, forma, 
ancho, profundidad, fondo, forma de dunas o barras, rápidos y fosas. 
HIDRÁULICA 
Pendiente del flujo. Rugosidad del fondo del cauce. Velocidad. Distribución de 
velocidades. Radio hidráulico. Fuerza tractiva. Resistencia al flujo. Poder de la 
corriente. 
SEDIMENTOS 
Disponibilidad y localización de sedimentos. Granulometría de la carga de 
fondo, granulometría de partículas en suspensión. Velocidad de caída. 
Mecánica del transporte. 
ALTERACIONES DE 
ORIGEN 
ANTRÓPICO 
Sitios, volúmenes y procedimientos de explotación de materiales en el cauce y 
riberas. Localización y caracterización de estructuras en rió (puentes, etc.). 
estructuras de orilla. Canales de riego. 
 
 
Teniendo claro las variables y factores del análisis dimensional del modelo y 
partiendo de la necesidad de ejecutar trabajos experimentales sobre algún 
problema en particular, Miguel A. Vergara nos recomienda planear dicha 
experimentación, en la cual se establecen, ordenan y examinan, en forma 
adecuada, todos los aspectos que integran esta actividad para cumplir con los 
objetivos en el menor tiempo, con la máxima exactitud y el menor costo. Para ello 
 
27 SUAREZ DIAZ, Jaime. Control de erosión en zonas tropicales. Instituto de investigaciones sobre erosión y 
deslizamientos. Universidad industrial de Santander. Bucaramanga, Colombia: Librería UIS. 2001. p.86. 
44 
es necesario tener en cuenta algunas consideraciones importantes para la 
realización de un modelo hidráulico:28 
• Planteamiento de la hipótesis (trabajo a realizar). 
• Decisión del experimento (recursos económicos y humanos). 
• Construcción de las instalaciones (Determinación de la escala de acuerdo 
con las variables establecidas para elestudio). 
• Realización del experimento (Calibración, pruebas y verificación). 
• Análisis de la información (métodos de procesamiento de la información y 
análisis de los resultados). 
• Conclusiones (dar respuesta a los objetivos originalmente planteados e 
indicar si la hipótesis es valida o no). 
• Informe. 
En un fenómeno físico se identifican el conjunto de variables que intervienen en el, 
con un análisis dimensional de dichas variables se pueden establecer las 
relaciones entre las variables, mediante una ecuación que debe ser 
dimensionalmente homogénea. 
En general las magnitudes físicas se clasifican en dos grupos: “las básicas o 
fundamentales y las derivadas o secundarias. Las del primer grupo son 
longitud(L), masa(m) y tiempo(T). Las del segundo son área(A), volumen(V), 
 
28 VERGARA, Miguel A. Técnicas de modelación en hidráulica. México: Alfaomega.1993. p.23. 
45 
velocidad(v), gastos(Q), fuerza(F), o cualquiera otra (x) en función de las 
primeras”.29 
 Todas las variables conforman tres grupos: el primero lo conforman las que 
describen geométricamente las fronteras, en ellas se describen la rugosidad, el 
perfil transversal de la sección y longitudinal del conducto. El segundo grupo 
describe las variables de flujo las cuales hablan de presión, velocidad y 
aceleración debida a la gravedad. Por ultimo se describe las variables de fluido 
que relacionan la dinámica, tensión superficial, modulo de elasticidad y densidad. 
La similitud completa del sistema a superficie libre modelo – prototipo se presenta 
al cumplirse las relaciones de las magnitudes físicas homologas como la dinámica, 
cinemática y geometría. Para lograr la similitud geométrica se debe tener en 
cuenta la escala de longitudes: 
EL = Lprototipo/Lmodelo 
En cuanto a la similitud cinemática se necesita que se cumpla con la similitud 
geométrica y las escalas de velocidades y tiempos. 
Ev = Vprototipo/Vmodelo ET = Tprototipo/Tmodelo 
También es necesario tomar en consideración la acción de fuerzas sobre las 
partículas del fluido: 
 
29 Ibid., p.11 
46 
- Fricción (Ff). – Tensión superficial (Ft) - Gravedad (Fg) 
 - Inercia (FI) - Coriolis (Fc) 
Para lograr la similitud dinámica se debe tener en cuenta que el poligono de 
fuerzas que actúa sobre el puntos homólogos debe ser geométricamente similar, 
es decir la relación de fuerzas homologas debe ser un factor constante en todo el 
sistema.30 
Ff prototipo / Ff modelo = Ft prototipo / Ft modelo = Fg prototipo /Fg modelo = FI prototipo / FI modelo 
La determinación de la escala del modelo, se caracteriza de acuerdo a los 
parámetros de fondo, que clasifican el modelo como de fondo fijo (donde los 
niveles y parámetros de flujo son determinantes) y de fondo móvil (relacionado con 
problemas de estabilización de causes). 
Partiendo de la información recopilada para el estudio pertinente la escala es 
escogida basándose principalmente a estos parámetros: 
• Rugosidad: cuando la rugosidad resulta mínima. 
• Flujo: cuando este no corresponda al modelo desarrollado (rugoso o 
turbulento). 
• Razones de espacio: cuando el modelo nos resulte muy grande. 
• Equipos de medición: equipos que no den la información correcta. 
 
30 Ibid., p.110. 
47 
TABLA 2. Escalas lineales comunes en modelos hidráulicos.31 
MODELOS DE: ESCALAS LINEALES OBSERVACIONES 
Obras hidráulicas de 1:10 a 1:70 Modelo sin distorsión y de fondo fijo 
Penetración de oleaje de 1:50 a 1:200 Para modelos de fondo fijo con y sin distorsión 
Estabilidad de estructuras 
bajo la acción de olas de 1:20 a 1:80 
Modelos de fondo fijo sin distorsión. 
Recomendable usar oleaje irregular 
Maniobras de embarcaciones de 1: 100 a 1:150 Modelos sin distorsión de fondo fijo. Recomendable usar oleaje irregular 
Transporte litoral de 1:50 a 1:60 Modelos de fondo fijo con trazado. Modelos de fondo móvil. Distorsión recomendable hasta 5 
Erosión local por oleaje de 1:80 a 1:100 Modelos de fondo móvil sin distorsión 
Flujo en ríos y canales 
Ex de 1:250 a 1:1000 
Ey de 1:50 a 1:100 
Modelos con distorsión de fondo fijo. 
Distorsión máxima de 10 
Erosión local por corrientes de 1:20 a 1:60 Modelos de fondo móvil sin distorsión 
Transporte de sedimentos en 
ríos 
Ex de 1:100 a 1:500 
Ey de 1:50 a 1:100 
Modelos de fondo móvil con distorsión 
recomendada de 5 
Estatutarios 
Ex de 1:200 a 1:2000 
Ey de 1:50 a 1:100 
Modelos distorsionados con fondo fijo. 
Distorsión recomendada de 5 a 10 
 
La construcción del modelo debe realizarse sobre bases sólidas donde no exista la 
posibilidad de asentamientos que afecten el funcionamiento del mismo, de la 
misma manera deben construirse sistemas de desagüe alrededor del modelo (por 
si existen filtraciones de agua) y reabastecimiento apropiados para la practica y 
continua operación del mismo. 
Para impedir el fenómeno de socavación se hace necesario implementar 
estructuras de encauzamiento o de protección, estas obras civiles permiten reducir 
los fenómenos de divagación, para realizar estas obras se hace necesario 
concentrar el flujo y estabilizar el cauce. 
 
31 Ibid., p.27. 
48 
Las obras se pueden definir como eventuales o permanentes, eventuales en el 
caso de dragados y permanentes como obras verticales marginales o 
longitudinales no agresivas en las que el criterio de diseño es su esbeltez, el suelo 
de empotramiento, la cota de control y su valor económico, en estas se puede 
clasificar algunas como los enrocados, pastos gramillas, prefabricados, 
bolsacretos, colcha gavión y flexo adoquines. Existen otras obras permanentes 
como las estructuras transversales agresivas donde clasifican los espolones o 
espigos. 
2.2 MARCO CONCEPTUAL 
A continuación se precisa el significado de los términos más usados durante el 
desarrollo de la investigación, desde los principios básicos de disipación de 
energía para controlar la socavación hasta algunos conceptos indispensables de 
modelación hidráulica y alguna terminología, de gran ayuda en el avance de la 
investigación. 
 
Modelos hidráulicos: este término corresponde a un sistema que simula un 
objeto real llamado prototipo, mediante la entrada de las variables que se 
procesan y presentan en forma adecuada para emplearse en el diseño y 
operación de obras de ingeniería civil. 
 
49 
Modelación matemática: solución de ecuaciones predeterminadas que describen 
el problema, que utiliza una serie de técnicas desarrolladas por computador, 
siendo las mas utilizadas el método elementos finitos y el de diferencia finitas. 
 
La efectividad de este método esta relacionada con los costos de exploración, 
donde intervienen factores como exactitud de los datos iniciales, tipo de fenómeno 
a estudiar, exactitud de las ecuaciones que rigen el fenómeno, forma de aproximar 
las ecuaciones y evolución del modelo. 
 
Modelación análoga: se refiere a la comparación de dos fenómenos, que aunque 
diferentes, las ecuaciones que los describen son idénticas, lo que permite buscar 
en un problema de menor dificultad la solución `para un problema mas complejo, 
siendo los mas utilizados: Analogía entre un flujo a través de medios permeables y 
flujo laminar en capas delgadas (modelos de Hele-Shaw), analogía entre flujo 
laminar y flujo turbulento, analogía entre un flujo a través de medios permeables y 
la deformación de una placa elástica bajo carga, analogía eléctrica y otros 
fenómenos físicos ( como hidráulicos, mecánicos, etc.). 
 
Modelación física reducida: básicamente este tipo de modelos debe de cumplir 
con condiciones de similitud geométrica, cinemáticay dinámica, entre ambos 
sistemas (prototipo que es el objeto real y modelo físico a escala reducida que es 
la representación del prototipo), las cuales se deben cumplir simultáneamente 
para garantizar la eficiencia del modelo y la correcta caracterización del prototipo. 
50 
Modelo con distorsión: Existen por lo menos dos escalas de líneas diferentes, 
una para longitudes horizontales (Ex) y otra para longitudes verticales (Ey) en esta 
la distorsión geométrica Δ = Ex/Ey será siempre mayor que 1, esta distorsión 
implica otras distorsiones por ejemplo en las aceleraciones horizontales y 
verticales, esta distorsión se origina por la rugosidad, el flujo, razones de espacio y 
equipo de medida. 
 
Erosión: proceso en el cual la acción de la fuerza del agua en movimiento que 
circula por el cauce de una corriente genera desprendimiento, transporte y 
depósitos de materiales del suelo o de la roca que conforman su perímetro 
mojado, esta erosión es generada tanto por el agua como por el viento. 
 
Socavación: esta determinada por la profundización del nivel del fondo del cauce 
de una corriente causada por el aumento del nivel de agua en las crecientes, 
modificaciones en la morfología del cauce o por la construcción de estructuras en 
el cauce como puentes, espigones, etc. 
 
La socavación comprende el aumento de la capacidad de arrastre y levantamiento 
de material del lecho del rió, en virtud de su mayor velocidad. Esta controlada por 
las características hidráulicas del cauce, las propiedades de los sedimentos del 
fondo y la forma y localización de los elementos que la inducen.32 
 
32 SUAREZ DIAZ, Jaime. Control de erosión en zonas tropicales. Instituto de investigaciones sobre erosión y 
deslizamientos. Universidad industrial de Santander. Bucaramanga, Colombia. Librería UIS. 2001. p.133. 
51 
Socavación en curvas: cuando un río describe una curva existe una tendencia en 
las franjas líquidas situados más lejos del centro de curvatura a recorrer más 
aprisa que los situados más hacia el interior; como consecuencia, la capacidad de 
arrastre de sólidos de los primeros es mayor que la de los segundos y la 
profundidad de erosión es mayor en la parte del cauce exterior a la curva que en la 
interior. El efecto es importante ya que al disminuir la velocidad la curva aumenta 
el depósito en esta zona y, por ello, disminuye la zona útil para el flujo del agua y 
al aumentar la profundidad y el área hidráulica, aumenta el gasto. 
 
Socavación local: se debe a una perturbación del lecho causada por vórtices 
originados por alguna singularidad del escurrimiento, tal como la presencia de un 
obstáculo, el cambio de dirección del flujo, la implantación de obras en un cauce 
aluvial y cambios bruscos de lecho fijo a lecho móvil. 
 
Disipación de energía: el agua en su recorrido acumula una gran fuerza 
energética, la cual es aprovechada para la realización de determinado trabajo útil, 
otras veces esta energía debe ser atenuada o disminuida para evitar la erosión de 
sus medios de conducción o descarga final. A esos medios destinados a reducir la 
energía cinética del agua, se llama disipadores de energía. 
 
Lecho mayor: unidad morfológica e hidrológica, que contiene al lecho menor y 
por la cual circulan las aguas altas del rió de manera esporádica en desbordes 
sobre la unidad o vega de divagación. 
52 
Lecho menor: este se conoce como el rió propiamente dicho, por el cual circulan 
las aguas bajas y probablemente medias, ya que en aguas altas después de 
desbordado, circulan por parte del lecho mayor. Se encuentran limitado en las 
orillas generalmente por taludes verticales que sufren procesos de socavación 
lateral. 
 
Llanura aluvial: parte orográfica que contiene un cauce y que puede ser inundada 
ante una eventual crecida de las aguas de éste. Muchas veces la topografía de las 
llanuras costaneras de los ríos está en forma de conos, llamado cono de 
deyección, lo que significa que el lecho del río podría desplazarse con bastante 
facilidad, inundando zonas alejadas del lecho principal actual. Dichas zonas 
constituyen zonas interesantes para el desarrollo del riego, debido a la topografía 
favorable como para desviar agua del río hacia cualquier punto de su zona aluvial. 
Se trata entonces se zonas vulnerables. 
 
Perfil longitudinal del cauce: flujo de las aguas, junto con la geología 
subyacente y el tamaño de las partículas de la carga de transporte, determina el 
tamaño, forma y longitud del cauce. Su perfil longitudinal se denomina gradiente 
del cauce (pendiente), cuya expresión gráfica es la distancia entre su nacimiento y 
el nivel de base. Éste es el punto más bajo en el que un río tiene capacidad de 
erosión.33 
 
33 .ENCARTA. Modelado fluvial. [en línea]. <http://es.encarta.msn.com/enciclopedia _961522235_3 
/Modelado_fluvial.html> [citado en el 2005]. 
53 
http://es.wikipedia.org/wiki/Cauce
http://es.wikipedia.org/wiki/Crecida
http://es.wikipedia.org/wiki/Topograf%C3%ADa
http://es.wikipedia.org/wiki/R%C3%ADo
http://es.wikipedia.org/wiki/Cono_%28geometr%C3%ADa%29
http://es.wikipedia.org/wiki/Cono_de_deyecci%C3%B3n
http://es.wikipedia.org/wiki/Cono_de_deyecci%C3%B3n
http://es.wikipedia.org/wiki/Riego
http://es.wikipedia.org/wiki/Zonas_vulnerables
El perfil longitudinal de un río, describe la forma en el que éste varía su cota a lo 
largo de su longitud y recorrido; de tal modo que el perfil longitudinal reflejará la 
pendiente de cada tramo, determinada por las condiciones impuestas por el tramo 
aguas arriba. El perfil de un cauce es, por lo general, cóncavo y muy pocas veces 
llano; está formado habitualmente por segmentos individuales, asociados a la 
existencia de niveles de base locales con una pendiente que va disminuyendo 
desde zonas con mayor erosión hasta zonas de mayor sedimentación de las 
zonas bajas. 
 
Hay gran cantidad de variables que determinan la pendiente de un cauce, entre 
ellas tenemos como más importantes: el caudal, la carga de sedimentos, tamaño 
del sedimento, geología del terreno etc.… Generalmente la pendiente del cauce 
disminuye a medida que aumenta la superficie de la cuenca vertiente.34 
 
Geometría hidráulica: este parámetro se refiere comúnmente a la sección 
transversal del cauce y su estudio se basa en las relaciones existentes entre el 
caudal y la anchura del cauce, la profundidad, la velocidad del agua y la carga de 
Sedimentos entre otros. 
 
Cuando estudiamos la carga hidráulica aparecen dos tipos de relaciones, las que 
se refieren a una misma sección del cauce, según varía el nivel de las aguas con 
 
34 Teoría morfología. Morfología y dinámica fluvial. [en línea] <http://tar5.eup.us.es/master/ponencias/modulo 
6 /morfologia.pdf > [citado 5 de Marzo de 2005].p. 5. 
54 
el caudal, y las que se refieren a las distintas secciones hacia aguas abajo, en 
este caso relativas a un determinado caudal generalmente dominante o también 
llamado “ Bankfull”.35 
 
FIGURA 8. . Distribución de la geometría hidráulica en un cauce aguas abajo. 
 
 
Sección transversal: forma de la sección transversal de una corriente depende 
del sitio del canal, de su geometría en planta, del tipo del canal y de las 
características de los sedimentos. La sección transversal en una curva es más 
profunda en el lado exterior o cóncavo del canal con un talud lateral prácticamente 
vertical y es poco profundo en la barra de punto que se forma en el lado convexo o 
interior de la curva. En los sectores rectos el canal tiende a ser un poco más 
trapezoidal o rectangular aunque generalmente siempre existe un sitio de mayor 
profundidad correspondiente a la localización del thalweg. 
 
La forma de la sección transversal puede describirse con los valores del ancho, 
área de la sección y máxima profundidad. Sinembargo, es importante conocer los 
 
35 Ibid., p.7. 
55 
parámetros siguientes: área (A), ancho (w), relación ancho – profundidad (w/d), 
profundidad promedio (d), perímetro mojado (longitud total del perímetro por 
debajo del nivel de agua), radio hidráulico (R) (área/perímetro mojado) y 
capacidad del canal (AR2/3). 
 
Frontera de fondo fijo: variación de niveles y las velocidades del flujo son 
parámetros determinantes, es el caso de proyectos de control de crecientes, de 
navegación y de irrigación. 
 
Frontera de fondo móvil: se emplean para estudiar los problemas relacionados 
con la estabilización de cauces de ríos o canales. Se reducen las variables del 
flujo combinadas con las de sedimentación y la mecánica de transporte.36 
 
Rugosidad: cuando hay necesidad de establecer en el modelo la condición de 
similitud de fricción entre el fluido en movimiento y las fronteras sólidas de flujo, 
esta cantidad depende del tamaño, de la forma y la distribución de la propia 
rugosidad. 
 
Thalweg: línea central de la corriente en la cual el cauce es más profundo y el 
flujo posee una mayor velocidad. Todas las corrientes naturales poseen un 
 
36 VERGARA, Miguel A. Técnicas de modelación en hidráulica. México: Alfaomega.1993. p.25. 
56 
thalweg. El thalweg generalmente tiene una tendencia a divagar de un lado al otro 
del cauce y tratar de tomar la línea exterior del cauce en las curvas.37 
 
Gaviones: recipiente por lo general paralelepípedo, de malla de alambre 
galvanizado lleno de cantos de roca. En ríos de caudal y pendiente estables se 
depositan sedimentos del rió dentro de los poros del gavión y en algunos casos se 
forman plantas de crecimiento espontáneo que originan la formación de un bloque 
solidó que aumenta en forma importante la vida útil de los gaviones. 
 
Los muros en gaviones funcionan como muros de gravedad y su diseño sigue la 
practica Standard de la ingenieria civil. Se debe tener muy en cuenta el amarre 
entre unidades de gaviones para evitar el movimiento de unidades aisladas y 
poder garantizar un muro monolítico. Por su flexibilidad los gaviones pueden 
deformarse fácilmente al ser sometidos a presiones, diferenciándose un poco su 
comportamiento de los muros convencionales.38 El muro puede flectarse sin 
necesidad de que ocurra su volcamiento o deslizamiento y es común encontrar 
deflexiones hasta el 5% de la altura. 
 
Bolsacretos: generalmente se fabrica utilizando bolsas de geotextil, las cuales se 
rellenan de concreto. Al colocar las bolsas, una sobre otra se acomodan a la 
superficie formando un conjunto muy resistente. 
 
37 SUAREZ DIAZ, Jaime. Control de erosión en zonas tropicales. Instituto de investigaciones sobre erosión y 
deslizamientos. Universidad industrial de Santander. Bucaramanga, Colombia: Librería UIS. 2001. p.104. 
38 Ibíd., p. 244. 
57 
Estos Bolsacretos se confeccionan según dimensiones establecidas (1 m3 ó 2 m3) 
para optimizar su manejo, utilización y colocación en el lugar de trabajo. Los 
bolsacretos contienen la masa de mortero o de concreto conformando un 
enrocado de gran tamaño, adecuado para obras de protección de riberas y 
estabilización de taludes. El tipo de tejido permite la salida del agua de amasado 
con facilidad, favoreciendo así el fraguado inicial de la mezcla. Los poros, tiene un 
tamaño óptimo para retener la pasta de cemento de la mezcla, sin que se presente 
pérdidas de cemento cuando el agua de amasado sale a través del bolsacreto. 
 
Los bolsacretos funcionan también como estructuras disipadoras de energía y/o 
como manejadoras de líneas de corriente, evitando el deterioro en las orillas, 
además del costoso transporte y la colocación de grandes enrocados. 
 
Espigos: estructuras alargadas relativamente sólidas que se colocan para desviar 
la corriente de agua o controlar el arrastre de materiales del fondo; para su 
construcción pueden ser utilizados diferentes materiales, siendo comunes los 
espigones de enrocados de sección trapezoidal. Son de gran utilidad para 
restablecer el ancho normal de un canal o alejar las aguas de una orilla al 
promover la sedimentación del material de arrastre del río en el lugar donde se 
instalan. 
 
Como reglas generales a seguirse en la construcción de los espigones, se 
plantean dos de primera importancia: el espigón no debe ocasionar cambios 
58 
bruscos en la corriente, sino dirigir ésta suavemente hacia el lugar deseado; y los 
espigones se deben empezar a colocar antes del sitio donde la corriente empieza 
a desviarse del cauce deseado. Esta última recomendación es de gran 
importancia, ya que si el primer espigón se coloca aguas abajo del sitio donde 
comienza la socavación, es probable que la corriente haga un camino por el 
extremo de éste y lo destruya39. 
 
 
2.3 MARCO CONTEXTUAL 
 
El municipio de Pacho se encuentra al nor-occidente del departamento de 
Cundinamarca en la Provincia del Río Negro del cual es cabecera y a al cual 
también pertenecen los municipios de La Palma, Yacopi, Caparrapí, El Peñón, 
Paime, Topaipi, Villagomez y San Cayetano. 
 
Para un manejo más organizado y productivo, el municipio se ha dividido en 6 
sectores denominados Unidades de Manejo de Subcuenca (UMSC), una de ellas 
la Subcuenca del Río Veraguas a la que pertenece la vereda de La Hoya, por 
donde pasa la vía que comunica al municipio de Pacho con el municipio de La 
Palma (vía intermunicipal de orden Nacional Pavimentada), sobre la cual, a la 
altura del Km 20+100, se realizo el estudio. 
 
 
39 Ibíd., p. 464. 
59 
La zona en estudio se encuentra ubicada geográficamente a 5 grados 22 minutos 
5 segundos de latitud Norte y 74 grados 18 minutos 74 segundos de longitud 
Oeste, altitud media de 2.132 m.40 
 
FIGURA 9. Localización área en estudio.41 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
40 MUNICIPIO DE PACHO, Plan Básico de ordenamiento territorial. Agosto 21 de 2000. p.5. 
41 Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC). Área detallada Municipio del Peñón. 2003 
60 
FIGURA 10. Carta preliminar de la zona en estudio.42 
 
 
42 Ibíd. 
61 
En cuanto a los aspectos socioeconómicos, en la zona predomina la actividad 
agropecuaria por la diversidad climatología, permitiendo el desarrollo agrícola y 
pecuario de diferentes productos, la riqueza hídrica a permitido últimamente 
desarrollar la actividad piscícola con tendencia al crecimiento. El 70% de las 
actividades agropecuarias son realizadas por pequeños productores minifundistas 
(Datos estadísticos de la umata)43. 
 
Análisis DOFA municipal: el municipio de Pacho presenta grandes 
oportunidades de desarrollo económico y social, primero que todo su posición 
geográfica privilegiada como es el hecho de su cercanía al Magdalena Medio, 
como paso o como salida alterna a esta importante zona del país y dadas las 
posibilidades de desarrollo turístico de Puerto Salgar, el mejoramiento de la Vía 
Pacho- La Palma en proceso de rehabilitación y la cercanía al mercado mas 
grande del país como la ciudad de Bogota. 
 
Pero estas oportunidades se ven amenazadas por varias circunstancias entre las 
que podemos destacar el deterioro de la infraestructura vial, la presencia de fallas 
geológicas que determinan áreas de amenazas y riesgos naturales y el mal 
manejo de los suelos. 
 
Las principales características físicas de la zona en estudio se presentan a 
continuación según el plan básico de ordenamiento territorial (PBOT). 
 
43 MUNICIPIO DE PACHO, Op.Cit.,p. 25. 
62 
Geología: se presentan diferentes formaciones del terciario y del cretáceo, las 
principales formaciones